第2章测量误差与不确定度基础及测量数据处理.pptVIP

. 。 ？ * * * * * ? 由于真值难以确定，测量结果总是带有不确定性。 在国外，推出了以“不确定度”作为测量误差的数字指标，表示由于测量误差的存在而对被测量不能肯定的度，是测量理论中很重要的一个新概念。 1993年国际标准化组织、国际电工委员会、国际计量局、国际法制计量组织等7个国际组织联合制定发布了《Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement》（GUM，测量不确定度表示指南）。 我国计量和测量领域内经过多年的深入研究和探讨，于1999年发布了适合我国国情的《测量不确定度评定与表示》计量技术规范（JJF1059—1999）这个规范原则上等同采用了GUM的基本内容，是实验测试、产品质量认证和计量检定考核的法律依据，使我国的测试计量标准能与国际通行做法接轨。 2.2 测量不确定度及测量结果的表征 在《测量不确定度评定与表示》（JJF1059-1999）中，不确定度（uncertainty）的定义为 ：“表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。 ”。 这种测量不确定度的定义表明： Y y±U 其中，y——是被测量值的估计，通常取多次测量值的算术平均值： U——是测量不确定度，在UGM中规定，这个参数可以是标准偏差s或是s的倍数ks；也可以是具有某置信概率P（例如P 95％或P 99％）下置信区间的半宽。 一、定义 二、术语 1、标准不确定度 *用概率分布的标准差表示的不确定度。分类： ① A类标准不确定度：用统计方法得到的不确定度。 ② B类标准不确定度：用非统计方法得到的不确定度 2、合成不确定度 *由各不确定度分量合成的标准不确定度。 *因为测量结果是受若干因素联合影响。 3、扩展不确定度 *合成标准不确定度的倍数表示的测量不确定度。 *通常测量结果的不确定度都用扩展不确定度表示 不确定度 标准不确定度 扩展 展伸 不确定度（扩大uC的置信区间，提高置信概率） A类标准不确定度uA（由多次测值求标准差获得） B类标准不确定度uB（查已有信息求得） 合成标准不确定度uC（A、B类的合成；多个不确定度合成 ） 三、不确定度的分类 测量不确定度的来源 测量不确定度来源于以下因素： 1）被测量定义的不完善，实现被测量定义的方法不理想，被测量样本不能 代表所定义的被测量。 2）测量装置或仪器的分辨力、抗干扰能力、控制部分稳定性等影响。 3）测量环境的不完善对测量过程的影响以及测量人员技术水平等影响。 4）计量标准和标准物质的值本身的不确定度，在数据简化算法中使用的常 数及其他参数值的不确定度，以及在测量过程中引入的近似值的影响。 5）在相同条件下，由随机因素所引起的被测量本身的不稳定性。 测量不确定度与误差的关系 误差理论中两个重要概念，不确定度是对经典误差理论的一个补充。 对比项目 误 差 不确定度 含义 反映测量结果偏离真值的程度 反映测量结果的分散程度 符号 非正即负 恒为正值 分类 随机误差、系统误差、粗大误差 A类评定和B类评定 表示符号 符号较多、且无法规定 规定用u、uc、U、Up表示 合成方式 代数和或均方根 均方根 主客观性 客观存在，不以人的认识程度改变 与人们对被测量及测量过程的认识有关 与真值的关系 有关 无关 表 误差与不确定度的区别 四、不确定度的评定方法 用标准差表征的不确定度，称为标准不确定度，用u表示。测量不确定度 所包含的若干个不确定度分量，均是标准不确定度分量，用ui 表示，其 评定方法如下： 1. A类标准不确定度的评定 A类评定是用统计分析法评定，其标准不确定度u的求法等同于由系列观测 值获得的标准差，即A类标准不确定度就等于标准差，即 标准差的求法同前面随机误差的处理方法，具体步骤归纳如下： 1）对被测量X进行n次测量，得测值x1，x2，…，xn ； 2）求算术平均值 和剩余误差 3）用贝塞尔公式求标准差的估值: （2.56） 4）求算术平均值标准差的估值: （2.57） 5）则A类标准不确定度为: （2.58） 这里需要说明的是，观测次数n应充分多，才能使A类不确定度的评定可靠， 一般认为n应大于5。但也要视实际情况而定，当A类不确定度分量对合成 标准不确定度的贡献较大时，n不宜太小；反之，n小些关系也不大。 除了这种用标准差计算的A类不确定度之外，其他都属于B类不确定度。 B类评定不用统计分析法，而是要从 资料查出 厂商手册 有关数据 获得信息 然后求出其分布的估计（概率分布假设）和置信区间（要有一定的经验及 对一般知识有透彻的了解。） 2. B类不确定度的评定 其置信区间是